刚体

受力后内部任意两点距离都不变、完全不变形的理想化物体。

刚体是经典力学的理想化模型：无论受多大的力，物体内部任意两点之间的距离都保持不变，也就是完全不变形。现实中没有真正的刚体，但金属连杆、杯子、积木这类形变很小的物体都可以这样近似。这样做的好处是描述极简：三维空间里一个刚体的状态只需 6 个数，3 个表示参考点（通常取质心）的位置，3 个表示朝向（可用旋转矩阵、四元数或欧拉角），即 6 个自由度。机器人学的建模几乎都建立在它上面：机械臂的每根连杆、被抓取的物体、MuJoCo 或 Isaac Sim 里的 body 都按刚体处理；布料、绳子、面团这类会明显变形的物体则需要软体仿真。

例子仿真里夹爪夹起一个方块，只要记录它的 3 维位置加 1 个四元数（共 7 个数，对应 6 个自由度）就完全确定了它的位姿；一件 T 恤却需要成百上千个网格顶点才能描述。

也叫

刚性物体

相关

刚体动力学、位姿、自由度、连杆、刚体仿真、软体仿真

来源

Wikipedia: Rigid body
Modern Robotics (Lynch & Park), Ch.2 Degrees of Freedom of a Rigid Body